آفاق تطوير صناعة GPU في عام 2020
2020-11-17
أبحث عن آثار أقدام التنمية من عمالقة العالم
وظيفة وتصنيف GPU
يُعرف GPU (وحدة معالجة الرسومات ، معالج الرسومات) أيضًا باسم شريحة العرض. يتم استخدامه بشكل أساسي في أجهزة الكمبيوتر الشخصية ومحطات العمل ومضيفي الألعاب والأجهزة المحمولة (الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر اللوحية وأجهزة VR) لتشغيل عمليات الرسومات.
تحدد البنية أن GPU أكثر ملاءمة للحوسبة المتوازية. يكمن الاختلاف الرئيسي بين وحدة معالجة الرسومات ووحدة المعالجة المركزية في بنية ذاكرة التخزين المؤقت على الشريحة وهيكل وحدة تشغيل المنطق الرقمي: عدد نوى وحدة معالجة الرسومات (خاصة وحدات الحوسبة Alu) أكبر بكثير من وحدة المعالجة المركزية (CPU) ، لكن هيكلها أبسط من ذلك من وحدة المعالجة المركزية ، لذلك يطلق عليه هيكل متعدد النواة. يعد الهيكل متعدد النواة مناسبًا جدًا لإرسال نفس تدفق التعليمات إلى متعدد النواة بشكل متوازٍ ، باستخدام بيانات إدخال مختلفة للتنفيذ ، وذلك لإكمال العمليات الضخمة والبسيطة في معالجة الرسومات ، مثل نفس تحويل الإحداثيات لكل قمة الرأس ، وحساب قيمة اللون لكل رأس وفقًا لنموذج الإضاءة نفسه. تستفيد وحدة معالجة الرسومات (GPU) من مزاياها في معالجة البيانات الضخمة ، وتعويض النقص في زمن الوصول الطويل من خلال تحسين إجمالي إنتاجية البيانات.
بشكل عام ، سيولي المستهلكون مزيدًا من الاهتمام لأداء وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية) عند شراء المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية ، مثل الهواتف المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، مثل العلامة التجارية وسلسلة وعدد نوى وحدة المعالجة المركزية ، بينما تتلقى وحدة معالجة الرسومات اهتمامًا أقل. GPU (وحدة معالجة الرسوم) ، بالإضافة إلى معالج الرسومات ، هو نوع من المعالجات الدقيقة التي يمكنها القيام بعمليات متعلقة بالصور والرسومات على أجهزة الكمبيوتر الشخصية ومحطات العمل وآلات الألعاب وبعض الأجهزة المحمولة (مثل أجهزة الكمبيوتر اللوحية والهواتف الذكية وما إلى ذلك) . في بداية ولادة الكمبيوتر الشخصي ، ظهرت فكرة وحدة معالجة الرسومات ، وتم إجراء جميع حسابات الرسومات بواسطة وحدة المعالجة المركزية. ومع ذلك ، فإن سرعة استخدام وحدة المعالجة المركزية للقيام بحساب الرسومات بطيئة ، لذلك تم تصميم بطاقة تسريع رسومات خاصة للمساعدة في حساب الرسومات. في وقت لاحق ، اقترحت NVIDIA مفهوم GPU ، والذي عزز GPU إلى حالة وحدة حوسبة منفصلة.
تتكون وحدة المعالجة المركزية بشكل عام من وحدة تشغيل منطقية ووحدة تحكم ووحدة تخزين. على الرغم من أن وحدة المعالجة المركزية تحتوي على نوى متعددة ، إلا أن العدد الإجمالي لا يزيد عن رقمين ، ولكل نواة ذاكرة تخزين مؤقت كافية ؛ تحتوي وحدة المعالجة المركزية على عدد كافٍ ووحدات تشغيل منطقية ، ولديها العديد من الأجهزة لتسريع حكم الفروع وحتى الحكم المنطقي الأكثر تعقيدًا. لذلك ، تتمتع وحدة المعالجة المركزية بقدرة منطقية فائقة. تكمن ميزة GPU في تعدد النوى ، وعدد النوى أكبر بكثير من وحدة المعالجة المركزية ، والتي يمكن أن تصل إلى المئات ، ولكل نواة ذاكرة تخزين مؤقت صغيرة نسبيًا ، وعدد وحدات تشغيل المنطق الرقمي صغير وبسيط. لذلك ، تعد وحدة معالجة الرسومات أكثر ملاءمة للحوسبة المتوازية للبيانات من وحدة المعالجة المركزية
هناك طريقتان لتصنيف GPU ، واحدة تعتمد على العلاقة بين GPU و CPU ، والأخرى تعتمد على فئة التطبيق GPU. وفقًا للعلاقة مع وحدة المعالجة المركزية ، يمكن تقسيم وحدة معالجة الرسومات إلى وحدة معالجة مركزية ووحدة معالجة رسومات مستقلة. عادةً ما يتم لحام وحدة معالجة الرسومات المستقلة على لوحة الدوائر الخاصة ببطاقة الرسومات ، وتقع أسفل مروحة بطاقة الرسومات. تستخدم وحدة معالجة الرسومات المستقلة ذاكرة عرض مخصصة ، ويحدد النطاق الترددي لذاكرة الفيديو سرعة الاتصال بوحدة معالجة الرسومات. تتكامل وحدة معالجة الرسومات المدمجة بشكل عام مع وحدة المعالجة المركزية. تشترك وحدة معالجة الرسومات ووحدة المعالجة المركزية المدمجة في مروحة وذاكرة تخزين مؤقت. تتمتع وحدة معالجة الرسومات المدمجة بتوافق جيد لأن تصميم وتصنيع ومحرك وحدة معالجة الرسومات المدمجة يكتمل من قبل الشركة المصنعة لوحدة المعالجة المركزية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لتكامل وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات ، فإن مساحة وحدة معالجة الرسومات المدمجة صغيرة ؛ أداء وحدة معالجة الرسومات المدمجة مستقل نسبيًا ، واستهلاك الطاقة وتكلفة وحدة معالجة الرسومات المدمجة مستقلان نسبيًا بسبب تكامل وحدة المعالجة المركزية ووحدة المعالجة المركزية. تتميز وحدة معالجة الرسومات المستقلة بذاكرة فيديو مستقلة ومساحة أكبر وتبديد أفضل للحرارة ، وبالتالي يكون أداء بطاقة الرسومات المستقلة أفضل ؛ ولكنه يحتاج إلى مساحة إضافية لتلبية احتياجات معالجة الرسومات المعقدة والضخمة ، وتوفير تطبيقات فعالة لترميز الفيديو. ومع ذلك ، فإن الأداء القوي يعني استهلاكًا أعلى للطاقة ، وتتطلب وحدات معالجة الرسومات المستقلة مصدر طاقة إضافي ، وتكون التكلفة أعلى.
وفقًا لنوع محطة التطبيق ، يمكن تقسيمها إلى pcgpu و server GPU و GPU المحمول. يتم تطبيق Pcgpu على جهاز الكمبيوتر. وفقًا لموضع المنتج الخاص به ، يمكن استخدام وحدة معالجة الرسومات المدمجة أو وحدة معالجة الرسومات المستقلة. على سبيل المثال ، إذا كان الكمبيوتر المكتبي خفيفًا وتحرير النصوص بشكل أساسي ، فسيختار المنتج العام حمل وحدة معالجة الرسومات المدمجة ؛ إذا احتاج الكمبيوتر إلى إنتاج صور عالية الدقة ، وتحرير مقاطع الفيديو ، وعرض الألعاب ، وما إلى ذلك ، فإن المنتج المحدد سيحمل وحدة معالجة رسومات مستقلة. يتم تطبيق خادم GPU على الخوادم ، والتي يمكن استخدامها للتصور الاحترافي ، وتسريع الحوسبة ، والتعلم العميق والتطبيقات الأخرى. وفقًا لتطوير سلسلة من التقنيات مثل الحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي ، ستكون وحدة معالجة الرسومات للخادم عبارة عن وحدة معالجة رسومات مستقلة بشكل أساسي. أصبحت المحطة المتنقلة أرق وأرق ، وانخفضت المساحة الصافية الداخلية للجهاز بسرعة بسبب زيادة وحدات الوظائف المتعددة. في الوقت نفسه ، بقدر ما تحتاج إلى معالجة الفيديو والصورة بواسطة محطة متنقلة ، تمكنت وحدة معالجة الرسومات المدمجة من تلبية المتطلبات. لذلك ، تعتمد وحدة معالجة الرسومات المحمولة بشكل عام وحدة معالجة الرسومات المدمجة.
وظيفة وتصنيف GPU
يُعرف GPU (وحدة معالجة الرسومات ، معالج الرسومات) أيضًا باسم شريحة العرض. يتم استخدامه بشكل أساسي في أجهزة الكمبيوتر الشخصية ومحطات العمل ومضيفي الألعاب والأجهزة المحمولة (الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر اللوحية وأجهزة VR) لتشغيل عمليات الرسومات.
تحدد البنية أن GPU أكثر ملاءمة للحوسبة المتوازية. يكمن الاختلاف الرئيسي بين وحدة معالجة الرسومات ووحدة المعالجة المركزية في بنية ذاكرة التخزين المؤقت على الشريحة وهيكل وحدة تشغيل المنطق الرقمي: عدد نوى وحدة معالجة الرسومات (خاصة وحدات الحوسبة Alu) أكبر بكثير من وحدة المعالجة المركزية (CPU) ، لكن هيكلها أبسط من ذلك من وحدة المعالجة المركزية ، لذلك يطلق عليه هيكل متعدد النواة. يعد الهيكل متعدد النواة مناسبًا جدًا لإرسال نفس تدفق التعليمات إلى متعدد النواة بشكل متوازٍ ، باستخدام بيانات إدخال مختلفة للتنفيذ ، وذلك لإكمال العمليات الضخمة والبسيطة في معالجة الرسومات ، مثل نفس تحويل الإحداثيات لكل قمة الرأس ، وحساب قيمة اللون لكل رأس وفقًا لنموذج الإضاءة نفسه. تستفيد وحدة معالجة الرسومات (GPU) من مزاياها في معالجة البيانات الضخمة ، وتعويض النقص في زمن الوصول الطويل من خلال تحسين إجمالي إنتاجية البيانات.
بشكل عام ، سيولي المستهلكون مزيدًا من الاهتمام لأداء وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية) عند شراء المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية ، مثل الهواتف المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، مثل العلامة التجارية وسلسلة وعدد نوى وحدة المعالجة المركزية ، بينما تتلقى وحدة معالجة الرسومات اهتمامًا أقل. GPU (وحدة معالجة الرسوم) ، بالإضافة إلى معالج الرسومات ، هو نوع من المعالجات الدقيقة التي يمكنها القيام بعمليات متعلقة بالصور والرسومات على أجهزة الكمبيوتر الشخصية ومحطات العمل وآلات الألعاب وبعض الأجهزة المحمولة (مثل أجهزة الكمبيوتر اللوحية والهواتف الذكية وما إلى ذلك) . في بداية ولادة الكمبيوتر الشخصي ، ظهرت فكرة وحدة معالجة الرسومات ، وتم إجراء جميع حسابات الرسومات بواسطة وحدة المعالجة المركزية. ومع ذلك ، فإن سرعة استخدام وحدة المعالجة المركزية للقيام بحساب الرسومات بطيئة ، لذلك تم تصميم بطاقة تسريع رسومات خاصة للمساعدة في حساب الرسومات. في وقت لاحق ، اقترحت NVIDIA مفهوم GPU ، والذي عزز GPU إلى حالة وحدة حوسبة منفصلة.
تتكون وحدة المعالجة المركزية بشكل عام من وحدة تشغيل منطقية ووحدة تحكم ووحدة تخزين. على الرغم من أن وحدة المعالجة المركزية تحتوي على نوى متعددة ، إلا أن العدد الإجمالي لا يزيد عن رقمين ، ولكل نواة ذاكرة تخزين مؤقت كافية ؛ تحتوي وحدة المعالجة المركزية على عدد كافٍ ووحدات تشغيل منطقية ، ولديها العديد من الأجهزة لتسريع حكم الفروع وحتى الحكم المنطقي الأكثر تعقيدًا. لذلك ، تتمتع وحدة المعالجة المركزية بقدرة منطقية فائقة. تكمن ميزة GPU في تعدد النوى ، وعدد النوى أكبر بكثير من وحدة المعالجة المركزية ، والتي يمكن أن تصل إلى المئات ، ولكل نواة ذاكرة تخزين مؤقت صغيرة نسبيًا ، وعدد وحدات تشغيل المنطق الرقمي صغير وبسيط. لذلك ، تعد وحدة معالجة الرسومات أكثر ملاءمة للحوسبة المتوازية للبيانات من وحدة المعالجة المركزية
هناك طريقتان لتصنيف GPU ، واحدة تعتمد على العلاقة بين GPU و CPU ، والأخرى تعتمد على فئة التطبيق GPU. وفقًا للعلاقة مع وحدة المعالجة المركزية ، يمكن تقسيم وحدة معالجة الرسومات إلى وحدة معالجة مركزية ووحدة معالجة رسومات مستقلة. عادةً ما يتم لحام وحدة معالجة الرسومات المستقلة على لوحة الدوائر الخاصة ببطاقة الرسومات ، وتقع أسفل مروحة بطاقة الرسومات. تستخدم وحدة معالجة الرسومات المستقلة ذاكرة عرض مخصصة ، ويحدد النطاق الترددي لذاكرة الفيديو سرعة الاتصال بوحدة معالجة الرسومات. تتكامل وحدة معالجة الرسومات المدمجة بشكل عام مع وحدة المعالجة المركزية. تشترك وحدة معالجة الرسومات ووحدة المعالجة المركزية المدمجة في مروحة وذاكرة تخزين مؤقت. تتمتع وحدة معالجة الرسومات المدمجة بتوافق جيد لأن تصميم وتصنيع ومحرك وحدة معالجة الرسومات المدمجة يكتمل من قبل الشركة المصنعة لوحدة المعالجة المركزية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لتكامل وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات ، فإن مساحة وحدة معالجة الرسومات المدمجة صغيرة ؛ أداء وحدة معالجة الرسومات المدمجة مستقل نسبيًا ، واستهلاك الطاقة وتكلفة وحدة معالجة الرسومات المدمجة مستقلان نسبيًا بسبب تكامل وحدة المعالجة المركزية ووحدة المعالجة المركزية. تتميز وحدة معالجة الرسومات المستقلة بذاكرة فيديو مستقلة ومساحة أكبر وتبديد أفضل للحرارة ، وبالتالي يكون أداء بطاقة الرسومات المستقلة أفضل ؛ ولكنه يحتاج إلى مساحة إضافية لتلبية احتياجات معالجة الرسومات المعقدة والضخمة ، وتوفير تطبيقات فعالة لترميز الفيديو. ومع ذلك ، فإن الأداء القوي يعني استهلاكًا أعلى للطاقة ، وتتطلب وحدات معالجة الرسومات المستقلة مصدر طاقة إضافي ، وتكون التكلفة أعلى.
وفقًا لنوع محطة التطبيق ، يمكن تقسيمها إلى pcgpu و server GPU و GPU المحمول. يتم تطبيق Pcgpu على جهاز الكمبيوتر. وفقًا لموضع المنتج الخاص به ، يمكن استخدام وحدة معالجة الرسومات المدمجة أو وحدة معالجة الرسومات المستقلة. على سبيل المثال ، إذا كان الكمبيوتر المكتبي خفيفًا وتحرير النصوص بشكل أساسي ، فسيختار المنتج العام حمل وحدة معالجة الرسومات المدمجة ؛ إذا احتاج الكمبيوتر إلى إنتاج صور عالية الدقة ، وتحرير مقاطع الفيديو ، وعرض الألعاب ، وما إلى ذلك ، فإن المنتج المحدد سيحمل وحدة معالجة رسومات مستقلة. يتم تطبيق خادم GPU على الخوادم ، والتي يمكن استخدامها للتصور الاحترافي ، وتسريع الحوسبة ، والتعلم العميق والتطبيقات الأخرى. وفقًا لتطوير سلسلة من التقنيات مثل الحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي ، ستكون وحدة معالجة الرسومات للخادم عبارة عن وحدة معالجة رسومات مستقلة بشكل أساسي. أصبحت المحطة المتنقلة أرق وأرق ، وانخفضت المساحة الصافية الداخلية للجهاز بسرعة بسبب زيادة وحدات الوظائف المتعددة. في الوقت نفسه ، بقدر ما تحتاج إلى معالجة الفيديو والصورة بواسطة محطة متنقلة ، تمكنت وحدة معالجة الرسومات المدمجة من تلبية المتطلبات. لذلك ، تعتمد وحدة معالجة الرسومات المحمولة بشكل عام وحدة معالجة الرسومات المدمجة.
X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy